TRANSIZOMERYZACJA PODCZAS RAFINACJI OLEJU SOJOWEGO

Transkrypt

1 SCIENTIARUM POLONORUMACTA Technologia Alimentaria 1(2) 2002, TRANSIZOMERYZACJA PODCZAS RAFINACJI OLEJU SOJOWEGO Ma gorzata Kania, Piotr bikowski, Marek Gogolewski Streszczenie: W czasie rafinacji olejów zachodzi izomeryzacja przestrzenna pod wp ywem stosowanych warunków fizycznych. Izomery trans NNKT nie maj w a ciwo ci fizjologicznych, gdy nie s metabolizowane do kwasów potrzebnych do funkcjonowania organizmu ludzkiego i s jedynie wykorzystywane jako materia energetyczny. W pracy oznaczono sk ad kwasów t uszczowych w olejach po takich jednostkowych procesach technologicznych, jak t oczenie i ekstrakcja (olej surowy), odkwaszanie, bielenie i dezodoryzacja. W czasie procesów jednostkowych nie wyst pi y statystycznie istotne zmiany zawarto ci transizomerów kwasów t uszczowych. Rafinowany olej sojowy zawiera niewielkie ilo ci izomerów transkwasów C18:2 i C18:3. W destylacie z odwaniania oleju wyst powa y izomery transkwasów C16:1, C18:1, C18:2 i C18:3, a w wypadku kwasów C18:2 i C18:3 stwierdzono powstawanie izomerów po o eniowych o podwójnych wi zaniach sprz onych. S owa kluczowe: rafinacja oleju, izomeryzacja, transizomery, olej sojowy WST P Nasiona soi (Glicine hospida) s surowcem do produkcji kilkuset produktów ywno ciowych i technicznych. Lipidy stanowi 16-20% suchej masy nasion. Najbardziej u yteczne z nich to acyloglicerole i fosfolipidy. Acyloglicerole, g ówny sk adnik oleju sojowego, zawieraj w sumie kwasów t uszczowych du e ilo ci kwasów niezb dnych C18:2 (48-58%) i C18:3 (4-10%) oraz równie wa nego fizjologicznie kwasu C18:1 (19-30%) [Niewiadomski 1993]. Natywne kwasy nienasycone maj konfiguracj geometryczn cis, która pod wp ywem zabiegów fizykochemicznych, stosowanych podczas rafinacji, mo e zmienia konfiguracj geometryczn, przechodz c w izomery trans. Izomery trans NNKT nie maj w a ciwo ci fizjologicznych, gdy nie s metabolizowane do kwasów [Lamer-Zarawska i in. 1995] potrzebnych do funkcjonowania organizmu ludzkiego i s jedynie wykorzystywane jako materia energetyczny [Brisson 1982]. Tworz ce si izomery trans, przez zaanga owanie cz ci tokoferoli do wymiatania ich rodników, mog powodowa, e wspó czynnik Harrisa, który dla soi wynosi 0,68 [Gogolewski i in. 1996] nie b dzie w pe ni odpowiada w a ciwemu fizjologicznie stosunkowi ekwiwalentu alfa-tokoferolu do ilo ci NNKT (0,7). W zwi zku z danymi literatu-

2 48 M. Kania... rowymi [Niewiadomski 1993, Zadernowski i in. 1995, Jerzewska i Ptasznik 1999], które donosz o tworzeniu si w czasie rafinacji olejów izomerów trans kwasów t uszczowych postanowiono stwierdzi, które jednostkowe operacje technologiczne powoduj zmiany konfiguracji przestrzennej kwasów w oleju sojowym. Ponadto jakie tworz si izomery trans, w jakich ilo ciach i w jakim stopniu mog zmniejszy warto od- ywcz oleju oraz ile ich oddestylowuje si w czasie jego odwaniania. MATERIA Y Olej sojowy pochodzi z rafinerii Zak adów T uszczowych S.A. z 10 tygodni, od marca do czerwca 1998 r. Analizowano olej surowy, neutralny (po odkwaszaniu), bielony, rafinowany i destylat podezodoracyjny. Tygodniow prób ogóln, w której oznaczano sk ad kwasów t uszczowych stanowi y próbki jednostkowe z kolejnych dni tygodnia. METODY Przygotowanie próbki Estry metylowe kwasów t uszczowych otrzymywano wg normy BN-80/ , poprzez alkaliczn hydroliz. Do 4-5 kropli oleju dodawano 2 ml 0,5 n roztworu metanolowego KOH i ogrzewano prób w temperaturze 75 C do uzyskania klarownego roztworu. Nast pnie estryfikowano je, dodaj c 1 ml metanolowego roztworu H 2 SO 4 (2:1 v:v) w temperaturze 75 C, a do wydzielenia si warstwy estrów. Estry wysalano nasyconym roztworem NaCl. Po wyklarowaniu si pier cienia estrów pobierano 5 l estrów i przenoszono je do ampu ki zawieraj cej 1 ml izooktanu. Analiza chromatograficzna Do rozdzia u u ywano roztworów estrów metylowych w ilo ci 0,7 l. Chromatograf wyposa ony by w kolumn kapilarn BPX 70 (70% Cyanopropylopolysiloxane, 50 m d. 0,22 mm/0,25 mm, SGE Melbourne, Australia) oraz detektor FID. Temperatura nastrzyku wynosi a 230 C, programowa temperatura kolumny pocz tkowa: 140 C i zmienia a si 2 C/min, ko cowa: 190 C i utrzymywana by a przez 13 min. Gazem no nym by He (AGA gaz, czysto 99,99%) którego przep yw wynosi 1 ml/min. Ka d próbk analizowano dwukrotnie, a wyniki by y redni arytmetyczn. WYNIKI I DYSKUSJA W czasie rafinacji oleju izomeryzacji przestrzennej ulegaj przede wszystkim zawarte w nim kwasy wielonienasycone. Zazwyczaj dochodzi do izomeryzacji geometrycznej, a nie po o eniowej z przemieszczaniem si wi za podwójnych w a cuchu w glowodorowym [Jakubowski i in. 1994, Ptasznik 1998, Duchateau i in. 1996]. Sk ad kwasów t uszczowych oznaczono w olejach sojowych po jednostkowych procesach Acta Sci. Pol.

3 Transizomeryzacja podczas rafinacji oleju sojowego 49 technologicznych stosowanych w czasie rafinacji oraz w destylatach podezodoryzacyjnych. Zmiany udzia u kwasów t uszczowych w acyloglicerolach (w stosowanych warunkach technologicznych) uwiarygodniano przez statystyczn analiz istotno ci wyników, które otrzymano w ci gu 10 tygodni. Zawarto nasyconych kwasów t uszczowych C14:0, C16:0, C17:0, C 18:0, C20:0, C22:0 wynosi oko o 15,8% i praktycznie nie zmienia si w czasie procesu rafinacji. W ród jednonienasyconych kwasów t uszczowych najwi cej jest kwasu oleinowego (C18:1), którego procentowa zawarto wynosi a oko o 23%. Dominuj cym kwasem w oleju by linolowy C18:2 cis, oko o 52%. Sk ad kwasów t uszczowych i jego zmiany podano w tabelach 1-4. Tabela 1. Olej surowy Table 1. Raw oil Odchylenie standardowe Standard deviation Wspó czynnik zmienno ci, % Confidence coefficient, % Przedzia ufno ci Confidence interval P = 0,05 C14:0 0,08 0,007 8,33 0,075 0,085 C16:0 10,616 0,258 2,4 10,432 10,800 C16:1 0,103 0,015 14,50 0,092 0,114 C17:0 0,105 0,020 19,17 0,091 0,119 C18:0 4,26 0,068 1,59 4,211 4,309 C18:1cis 9 22,201 0,516 2,32 21,832 22,570 C18:1cis 11 1,404 0,030 2,15 1,382 1,426 C18:2cis, cis 51,946 0,407 0,78 51,655 52,237 C18:3cis, cis, cis 8,127 0,260 3,19 7,941 8,313 C20:0 0,369 0,020 5,48 0,355 0,383 C20:1 0,222 0,018 7,88 0,209 0,235 C22:0 0,351 0,076 21,59 0,297 0,405 * redni stanowi procent zawarto ci kwasów t uszczowych w dziesi ciu tygodniowych próbach oleju. *Mean is the percentage of fatty acids content in ten weekly oil samples. Proces bielenia i odkwaszania oleju (tab. 2 i 3) nie powoduje istotnych statystycznie zmian sk adu kwasów t uszczowych. Zawarto nasyconych kwasów t uszczowych w oleju bielonym jest mniejsza o 0,96% ni zawartych w oleju surowym. W olejach surowych, neutralnych i bielonych, kwasy nasycone stanowi y odpowiednio: 15,9, 15,6, 15,5% (dominuj cy C16:0), mononienasycone: 23,6, 23,2, 23,4 (dominuj cy C18:1), polinienasycone: 60,5, 61,2, 61,1. Wszystkie kwasy nienasycone by y izomerami cis. Po odwonieniu, podczas którego temperatura destylacji wynosi ponad 200 C, w rafinowanych olejach pojawi y si izomery geometryczne. Procentowa zawarto kwasów nasyconych w acyloglicerolach rafinatu wynosi a 15,2%, mononienasyconych 24,8%, czyli niewiele wi cej ni po bieleniu. W ród kwasów polinienasyconych najwi cej procentowo jest kwasu linolowego C18:2, oko o (52%), i nie zmienia si to do momentu odwaniania. W czasie rafinacji olejów, w procesie odwaniania, nast puj niekorzystne zmiany w sk adzie kwasów t uszczowych zwi zane z powstawaniem izomerów trans kwasów polienowych. Izomeryzacji ulega g ównie kwas linolenowy C18:3, zawarto izomerów wynosi 0,6%, a stopie izomeryzacji (SI) 7,12%. W oleju stwierdzono wyst powanie izomerów C18:3 9cis, 12cis, 15trans i C18:3 9trans, 12cis, 15cis, nie Technologia Alimentaria 1(2) 2002

4 50 M. Kania... stwierdzono izomerów C18:3 9cis, 12trans, 15trans i C18:3 9cis, 12trans, 15cis. Powsta e izomery trans, 0,26%, umniejszaj ilo izomerów cis o 0,81% w stosunku do oleju surowego. Stosunek ilo ci powsta ych izomerów trans kwasu linolowego do ca kowitej ilo ci tego kwasu w oleju rafinowanym wynosi 0,51%. Izomeryzacja kwasu linolowego jest znacznie mniejsza ni linolenowego. W tabeli 5 podano sk ad kwasów t uszczowych destylatu po odwanianiu oleju. Tabela 2. Olej neutralny Table 2. Neutral oil Odchylenie standardowe Standard deviation Wspó czynnik zmienno ci, % Confidence coefficient, % Przedzia ufno ci Confidence interval P = 0,05 C14:0 0,08 0,007 8,33 0,075 0,085 C16:0 10,529 0,079 0,75 10,472 10,586 C16:1 0,093 0,012 12,47 0,085 0,101 C 17:0 0,105 0,012 11,22 0,097 0,113 C18:0 4,118 0,027 0,66 4,099 4,137 C18:1 cis 9 21,643 0,090 0,42 21,578 21,708 C18:1 cis 11 1,382 0,025 1,8 1,364 1,400 C18:2 cis, cis 51,92 0,422 0,81 51,618 52,222 C18:3 cis, cis, cis 8,167 0,014 0,17 8,157 8,177 C20:0 0,347 0,007 1,95 0,342 0,352 C20:1 0,19 0,018 9,28 0,177 0,203 C22:0 0,369 0,010 2,69 0,362 0,376 * redni stanowi procent zawarto ci kwasów t uszczowych w dziesi ciu tygodniowych próbach oleju. * Mean is the percentage of fatty acids content in ten weekly oil samples. Tabela 3. Olej bielony Table 3. Bleached oil Odchylenie standardowe Standard deviation Wspó czynnik zmienno ci, % Confidence coefficient, % Przedzia ufno ci Confidence interval P = 0,05 C14:0 0,089 0,012 13,45 0,080 0,098 C16:0 10,63 0,318 3,00 10,402 10,858 C16:1 0,096 0,011 11,22 0,088 0,104 C 17:0 0,082 0,032 38,48 0,059 0,105 C18:0 4,11 0,057 1,39 4,069 4,151 C18:1cis 9 22,109 0,693 3,13 21,614 22,604 C18:1cis 11 1,049 0,699 66,62 0,549 1,549 C18:2cis, cis 52,18 0,692 1,33 51,685 52,675 C18:3cis, cis, cis 8,337 0,106 1,92 8,222 8,452 C20:0 0,352 0,012 3,49 0,343 0,361 C20:1 0,217 0,028 12,86 0,197 0,237 C22:0 0,363 0,022 5,96 0,348 0,378 * redni stanowi procent zawarto ci kwasów t uszczowych w dziesi ciu tygodniowych próbach oleju. * Mean is the percentage of fatty acids content in ten weekly oil samples. Acta Sci. Pol.

5 Transizomeryzacja podczas rafinacji oleju sojowego 51 Tabela 4. Olej odwaniany Table 4. Deodorized oil Technologia Alimentaria 1(2) 2002

6

7 Transizomeryzacja podczas rafinacji oleju sojowego 53 Zadernowski R., Markiewicz K., Sobieski G., Zmiany zawarto ci tokoferoli w procesie otrzymywania i rafinacji oleju rzepakowego. Ro l. Oleiste, 16 (2), Lamer-Zarawska E., Cretti A., Niedworok J., Sto yhwo A., Celewicz Z., Olej wiesio kowy w profilaktyce i terapii. Zbiór Prac II Sympozjum. ódz, TRANSISOMERIZATION OF SOYA OIL DURING RAFINATION Abstract: The objective of the research was to find out what kind of transisomerization takes place during rafination of soya oil. Isomerization takes place during the production of oil. Transisomers are harmful for our health, so it is highly important to state their presence. In the research, the composition of fatty acids was characterized with the oil being raw, neutral, bleached and deodorized, as well as the composition of fatty acids of the deodorization of oil distillates. Key words: physical-chemical changes, soya seed oil, transisomerization, fatty acids transisomers M. Gogolewski, M. Kania, Katedra Biochemii i Analizy ywno ci, Akademia Rolnicza w Poznaniu, ul. Mazowiecka 48, Pozna Technologia Alimentaria 1(2) 2002